中寧黃河公路大橋水中墩承臺施工技術分析

王仲軍

（中鐵十三局集團第一工程有限公司，遼寧大連116033）

1 項目概況

1.1 設計概括

G109線K2+326.45中寧黃河公路大橋起點為K1+762.45，終點為K2+890.45，橋梁全長1128m。上部結構形式：引橋4×40m裝配式預應力混凝土連續T梁+主橋（40+8×80+40m）預應力混凝土變截面連續箱梁+引橋6×40m裝配式預應力混凝土連續T梁；下部采用實體板式墩、鉆孔灌注樁基礎，引橋采用柱式墩、肋板式臺、柱式臺、鉆孔灌注樁基礎。主橋6～13#墩為整體式承臺，每個承臺設計混凝土方量為528m3、550m3。

1.2 水文地質情況

項目所在區域地表水均屬黃河流域，線路跨越黃河。橋址區河寬約1000m，主槽寬約560m，河床縱比降為0.8‰，砂卵石質河床演變除受來水、來砂條件及河床邊界條件的影響外，還與水庫運用密切相關。根據防洪評價報告，橋位處三百年一遇、二十年一遇、十年一遇的設計洪水流量分別為6350m3/s、5620m3/s、5530m3/s。

項目所在地為黃河沖積平原工程地質區。區內地貌單元較簡單，為黃河河床、河漫灘及其兩岸階地，地層以第四紀沖積及沖洪積地層粉質粘土、黏土、粉砂、中砂、砂礫、卵石層；地下水埋藏較淺，地下水類型以第四紀松散地層空隙潛水為主，含水層為粗顆粒的砂層及卵石層，滲透條件及徑流條件較好，水質一般；地基土的承載力滿足設計的要求，工程地質條件一般。

2 雙壁鋼箱的制作與下沉施工

中寧黃河公路大橋主橋6～13#墩承臺施工采用雙壁鋼套箱圍堰。

2.1 雙壁鋼箱的制作

①雙壁鋼套箱在鋼結構加工場加工，每層鋼套箱高3m，壁厚100cm，內外面板均為10mm厚鋼板，壁內采用角鋼做縱、橫、豎向肋。

②雙壁鋼套箱在加工場加工完畢后，進行焊接質量檢驗及水密試驗，然后在場地內進行試拼，試拼成功后，將每塊鋼套箱進行編號，存放在臨時碼頭，由水路和施工便橋兩個方向運至制定噸位處，在水中拼裝平臺上進行最后拼裝。

2.2 雙壁鋼套箱拼裝

①拼裝時，先由測量班在承重梁上放樣處套箱角點位置及每邊的方向點。

②然后由水上浮吊及汽車吊對稱吊裝套箱的拐角節段，由拐角節段兩側同時拼裝4m節段（為加快施工進度，可在場地內預拼出二、三塊節段再吊裝到拼裝平臺上拼裝鋼套箱），每節連接處必須放置止水條，所有連接螺栓全部擰緊，保證套箱的密封性。

③第一層套箱拼裝完成后，利用鋼管樁平臺上的千斤頂沉放系統下沉。

2.3 雙壁套箱的下沉施工

①首先安裝起吊梁及千斤頂，然后起吊套箱，待吊離承重梁后拆除承重梁。

②利用Φ32精軋螺紋鋼吊帶及千斤頂循環操作下沉套箱入水，待套箱自浮后拆除起吊梁，并將套箱固定在鋼管樁牛腿上。

③拼裝第二層套箱并將其下沉至預定位置，如果遇到下沉力不足情況，則通過向箱式內注水的方式來增加套箱下沉自重。

④拼裝第三層和第四層套箱，將其下沉至預定位置后進行固定，如果套箱沉至河床時遇到阻力，采用注水方式下沉力仍不足時，向箱式內拋填礫石，并用高壓水槍配合吸泥機將套箱刃角處礫石排除。

3 封底混凝土澆筑施工及混凝土樁頭的鑿除

3.1 箱底淤泥的清理

套箱下沉至設計標高后，開始澆筑封底混凝土，澆筑封底混凝土前，先用大功率吸泥機將套箱底的淤泥清除干凈，防止在澆筑封底混凝土過程中，部分淤泥夾雜在混凝土中，影響封底混凝土的質量，甚至造成封底混凝土的失敗。

3.2 澆筑前的準備

用 H500mm×200mm×8mm×10mm型鋼順橋方向架在混凝土套箱的頂部，作為導管的架設平臺。澆筑混凝土前，進行導管的水密承壓和接頭抗拉試驗。封底混凝土采用C20卵石混凝土，混凝土在拌和站集中拌和，拌和運輸車運至現場，通過地泵輸送。

3.3 混凝土的澆筑

澆筑封底混凝土時，采用多點導管法進行水下混凝土的封底作業。

①混凝土的澆筑順序采用由低到高，由中間到周圍，導管距套箱底20cm～30cm，澆筑首批混凝土采用1.7m3大料斗，導管內放置一個比導管內徑稍小一點的球膽，首先將料斗放滿混凝土，迅速提起料斗底部的封板，在料斗內混凝土下落的同時，連續不斷向料斗內泵送混凝土，使首批混凝土的澆筑過程連續進行。

②首批混凝土澆筑完畢后，將大料斗改成小料斗，繼續進行混凝土的澆筑施工，派專人隨時測量混凝土頂面的位置，根據混凝土中導管的埋深，提升導管，保證導管在混凝土中的埋深不小于50cm。

③當混凝土頂面達到設計標高，拔出導管，放到下一個點，繼續進行混凝土的澆筑，其程序同上。混凝土澆注完畢后進行養護，達到設計要求后進行抽水。

3.4 鑿除樁頭混凝土

套箱封底混凝土強度達到后，用泥漿泵將套箱內的水抽干，根據《公路橋涵施工技術規范》及設計要求，在進行承臺施工前，將樁頭高出設計標高的松散混凝土鑿除，采用人工及風壓機風鎬破除，破除時注意保護好聲測管，根據設計要求，樁頂以下4m、樁頂以上1m范圍的施工用鋼護筒不拆除，并將頂部1m長鋼護筒切割成喇叭口狀（張角15°）埋入承臺中，以增強樁基礎在高烈度地震作用下的抗剪切能力。

4 鋼筋和模板的安裝以及混凝土的澆筑

4.1 鋼筋和模板

①鋼筋加工及安裝應嚴格按照《公路橋涵施工技術規范》及設計圖紙要求。主橋6～13#墩設計承臺內設置冷卻管，在綁扎承臺架立筋的同時，按照設計圖紙準確布設冷卻管。

②承臺鋼筋綁扎完畢后，測量隊按照設計將墩身外邊線在承臺頂面鋼筋上放樣出來，施工隊將墩身預埋鋼筋按照設計支立完畢。

③根據設計主橋6～13#墩變截面連續箱梁臨時支撐體系，需要在承臺預埋承臺補強鋼筋和承臺預埋鋼板，每個承臺預埋鋼板8塊。

④承臺施工用模板為組合鋼模板，在混凝土澆筑前，將混凝土套箱內壁上的套箱拉桿孔全部堵塞，防止由于黃河水位的漲落，套箱壁滲水，影響承臺混凝土的澆筑質量。

4.2 混凝土的澆筑

混凝土在拌和站集中拌和，拌和運輸車運到現場。

①主橋承臺高4m，為防止混凝土從高處自由傾泄造成混凝土離析，要在混凝土套箱四周設置4套溜槽，溜槽下設置串筒，串筒距澆筑混凝土頂面高度不得大于2m。

②由于承臺混凝土方量及面積較大，混凝土澆筑順序采取從一側向另一側澆筑，避免由于施工面大，上下兩層混凝土澆筑時間間隔太久，影響混凝土的澆筑質量。

③為提高混凝土的澆筑質量，施工中采用Z70型插入式振搗棒，混凝土澆筑嚴格按照《公路橋涵施工技術規范》及設計要求施工，確保混凝土的施工質量。

④混凝土澆筑完成后，用透水土工布對混凝土表面進行覆蓋，灑水養護，以減少表面溫度裂縫的發生，養生時間不少于7天。

5 承臺混凝土的溫度控制

5.1 冷卻管的安裝及通水冷卻

根據設計的要求，采用內保法施工，在承臺內埋設冷卻管通水進行降溫，冷卻管采用公稱直徑32mm的標準鑄鐵水管，每個承臺布設兩層，水平間距和垂直間距均為1.5m。

①冷卻水管安裝時，以鋼筋骨架和支撐固定牢靠，以防混凝土灌注時水管變形及脫落而發生堵水和漏水，并做通水試驗。

②承臺開始澆注前，冷卻水管就應通水循環，以免阻塞，影響冷卻效果。每層循環水管被混凝土覆蓋并振搗完畢，即在該層水管內通水。平臺上放置水箱，通過潛水泵吸取河水向水箱連續供清水，將出水口水溫控制在40℃以內，通水冷卻時間不小于14d。

③通水過程中專人值班，對水管流量，進出水口溫度，測溫點溫度進行測量。

5.2 測溫管的布置

①考慮承臺平面對稱性，在承臺平面h/4位置及對角線上布置測溫管，采集的數據主要包括不同施工時段的入模溫度、每個測溫點處混凝土不同齡期溫度、外界氣溫、冷卻管進出水溫度。

②每個測溫點處設置三根不同長度的測溫管，測溫管采用冷卻管加工而成，分別測量距承臺頂面h/4、h/2、3h/4處的混凝土溫度。測溫管的埋設長度比需測點深50mm，測溫管必須加塞，防止外界氣溫影響，灌水深度為100mm。

③混凝土澆筑后，即向鋼管中裝水，每隔一定時間用棒式溫度計伸入管中，即可知該鋼管下部混凝土溫度。將不同深度管中所測溫度相比較，即能得知該處混凝土上下點的溫差。

④在混凝土溫度上升階段每2～4h測一次，溫度下降階段每8h測一次，同時應測大氣溫度。所有測溫孔均編號，進行混凝土內部不同深度和表面溫度的測量。

⑤測溫工作應由經過培訓、責任心強的專人進行。測溫記錄，應交技術負責人閱簽，并作為對混凝土施工和質量的控制依據。

5.3 注漿封孔

通水冷卻結束后，冷卻管注漿封孔，壓漿水灰比宜為0.4～0.45，壓漿應使用活塞式壓漿泵，不得使用壓縮空氣。由于冷卻管道較長，壓漿的最大壓力宜為1.0MPa。壓漿應達到孔道另一端出漿和飽滿，并應達到排氣孔排出與壓漿方同樣稠度的水泥漿為止。為保證管道中充滿水泥漿，關閉出漿口后，應保持不小于0.5MPa的一個穩壓期，該穩壓期不宜少于2min。

結語

G109線中寧黃河公路大橋主橋6～13#墩承臺雙壁鋼圍堰施工進展順利，圍堰拼裝、下沉后平面位置偏差符合規范要求。利用雙壁鋼圍堰能夠很好地適應黃河沖積平原工程地質區復雜條件下的鉆孔灌注樁及高樁承臺施工，結構受力科學合理、經濟實用。由于黃河汛期水位變化大、流速快，應在枯水期完成施工，否則將帶來重大質量、安全隱患。

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